¿Por qué no se utilizan perfiles aerodinámicos con forma de pájaro?

Los primeros biplanos usaban perfiles aerodinámicos similares. No es tan extremo como el Eppler 376, pero sigue siendo muy delgado y muy combado.

Cuando Otto Lilienthal comenzó sus experimentos con planeadores, trató de copiar las cigüeñas. Experimentó con diferentes formas aerodinámicas utilizando costillas intercambiables en los planeadores y probando modelos de alas en un banco de pruebas de rotación (Rundlaufapparat). Allí descubrió que los perfiles aerodinámicos gruesos con un morro romo eran en realidad mejores que los perfiles aerodinámicos delgados con forma de pájaro que había usado hasta ahora. Pero no creía en sus propios resultados y continuó con perfiles aerodinámicos parecidos a los de un pájaro.

Biplano Farman-Voisin, 1907 ( fuente de la imagen ).

Lo mismo sucedió con todos los demás diseñadores de aviones hasta 1915, cuando el trabajo científico comenzó a influir en los diseños de aviones. El perfil aerodinámico altamente combado funciona muy bien en un rango muy pequeño de ángulos de ataque cuando la dirección local del flujo es paralela al contorno local de su nariz. Pero mientras que las aves pueden ajustar la inclinación y el área de sus alas, los aviones de esa época no podían. Para combinar un vuelo rápido con una gran sustentación para el despegue y el aterrizaje , el perfil aerodinámico grueso es mejor.

Si bien las aves son lo suficientemente pequeñas como para salirse con la suya estructuralmente con alas delgadas, los aviones mucho más grandes que transportan personas necesitan alas más gruesas para acomodar sus cargas de flexión sin refuerzos. Las leyes de escala muestran que las cargas crecen más rápido con el tamaño que las dimensiones y solo las alas más gruesas hacen posibles los diseños en voladizo sin arriostramiento necesarios para un transporte eficiente .

Garza en vuelo ( fuente de la imagen ). Esta imagen muestra muy bien que el 90% del área son plumas, por lo que un ala gruesa se vuelve imposible para las aves.

Las aves no pueden ser huecas por dentro, a excepción de los huesos huecos. Por lo tanto, no tienen opción de usar alas gruesas: tienen que trabajar con alas delgadas y ajustar la inclinación y el área del ala a las condiciones de vuelo. Al ser mucho más grandes, los aviones necesitan alas gruesas para la eficiencia aerodinámica y estructural.

Esto es más un apéndice que una respuesta, con respecto a los perfiles aerodinámicos "similares a pájaros".

Ignorando el hecho de que las aves pueden modificar la geometría, la cuerda y la comba de su ala cuando sea necesario, lo que mejor puede caracterizar el perfil aerodinámico de un ala de pájaro, además de la comba, es la ubicación del espesor máximo, muy cerca del borde de ataque, y el espesor mínimo constante. entre aproximadamente la mitad de la cuerda y el borde de fuga. (La imagen de la garza en la respuesta aceptada muestra esto bastante bien)

Aquí hay otra ilustración, sección del ala de un pájaro al nivel del antebrazo.

( fuente )

Existe una coincidencia cercana con esta configuración de perfil aerodinámico en perfiles aerodinámicos hechos por el hombre y se utilizan en modelos aerodinámicos ligeros (RC o vuelo libre). Algunos ejemplos son los perfiles aerodinámicos de Erich Jedelsky y Georges Benedek.

En la imagen de abajo: EJ-75 y B-6407-E

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